FR2974909A1 - Dispositif d'isolation galvanique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'isolation analogique (100) comprenant des parties primaire (102) et secondaire (104) séparées par une barrière d'isolation galvanique, ces parties comportant une voie haute fréquence configurée pour restituer dans la partie secondaire une composante haute fréquence, et une voie basse fréquence configurée pour restituer dans la partie secondaire une composante basse fréquence, afin de former le signal de sortie à partir des composantes haute fréquence et basse fréquence, le dispositif comprenant en outre un circuit d'asservissement (D1, 132) pour recevoir, dans la partie primaire, un signal de consigne (Sic) et un signal dit image (Soim) représentatif du signal de sortie (So) et pour appliquer, sur au moins l'une des voies haute fréquence et basse fréquence, un signal de correction (V ) fonction de la différence entre le signal image et le signal de consigne afin de faire tendre cette différence vers zéro.

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne un dispositif d'isolation galvanique capable de coupler depuis la composante continue jusqu'aux hautes fréquences 5 deux circuits portés à des potentiels galvaniques différents, et s'applique notamment à des instruments de mesures électriques tels que des voltmètres ou des oscilloscopes. Une difficulté survient lorsque la source dont provient un signal à mesurer et l'instrument de mesure lui-même ne partagent pas un 10 référentiel de masse commun. Le fonctionnement de l'instrument de mesure en masse flottante n'est alors pas une solution satisfaisante car, d'une part, la précision de la mesure peut être affectée par la présence de courants de masse et, d'autre part, le potentiel de l'instrument de mesure risque d'être 15 porté à un niveau dangereux. Il a donc été proposé de transmettre un signal à mesurer à travers une barrière d'isolation galvanique interposée entre la source du signal et l'instrument de mesure qui peuvent alors conserver leurs propres référentiels de masse, le fonctionnement de l'instrument de mesure en 20 masse flottante étant ainsi évité. Un dispositif d'isolation analogique incorporant une telle barrière d'isolation galvanique, et représenté schématiquement en figure 1, est décrit dans le document EP 0 875 765. Ce dispositif connu 10 comprend une partie primaire 12 et une 25 partie secondaire 14 isolées l'une de l'autre par une barrière d'isolation 16. Comme montré sur la figure 1, les parties primaire et secondaire sont connectées à des masses respectives indépendantes l'une de l'autre. Le dispositif 10 reçoit un signal d'entrée sur une entrée A de la partie primaire 12 et est conçu pour délivrer un signal de sortie isolé sur 30 une sortie 0 de la partie secondaire 14, reproduisant le signal d'entrée 16. Pour ce faire, le dispositif 10 doit présenter une réponse en fréquence plate en, c'est-à-dire fournir un signal de sortie d'amplitude identique (à un coefficient multiplicateur près) celle du signal d'entrée sur toute !a Hugo de fréquences utiles. 35 A du signal d'entrée et une voie basse fréquence (BF) acheminant la composante BF du signal d'entrée, le signal de sortie étant obtenu par sommation des composantes BF et HF parvenant dans la partie secondaire.

La voie HF comporte un transformateur 18 dont le primaire P est relié à l'entrée A. Le transformateur 18 reproduit fidèlement sur son enroulement secondaire S la composante HF du signal d'entrée mais sa réponse en fréquence se dégrade rapidement vers les basses fréquences. La voie BF comporte un opto-coupleur 20 comprenant un émetteur électro-optique 20a, tel qu'une LED, relié à l'entrée A et couplé du côté secondaire à un récepteur opto-électrique, tel qu'une photodiode 20b, le courant issu de celle-ci étant converti en tension par un circuit 22. L'opto-coupleur 20 comprend en outre un deuxième récepteur opta-électrique, tel qu'une photodiode 20c semblable à la photodiode 20b et couplé à l'émetteur 20a, mais situé du côté primaire, le courant issu de la photodiode 20c étant converti en tension par un circuit 24. La tension de sortie du circuit 24 est appliquée à l'entrée inverseuse d'un amplificateur 26 recevant le signal d'entrée sur son entrée non-inverseuse, le circuit 24 et l'amplificateur 26 formant une boucle de réaction permettant de linéariser la réponse de l'opto-coupleur 20. L'opto-coupleur 26 reproduit fidèlement la composante BF du signal d'entrée mais sa réponse en fréquence se dégrade rapidement vers les hautes fréquences. Le transformateur 18 et l'opto-coupleur 20 forment la barrière d'isolation galvanique 16. Le signal de sortie est obtenu par sommation, au moyen d'un circuit 28 de la composante HF au secondaire du transformateur 18 et de la composante BF en sortie du circuit 22. La figure 2 montre schématiquement un diagramme de Bode illustrant les réponses en fréquence H1(f) et H2(f) des voies BF et HF, respectivement.

Pour obtenir une réponse en fréquence globale plate, c'est-à-dire pour que le signal de sortie reproduise fidèlement le signal d'entrée dans tout le domaine de fréquences utile, il est nécessaire qu'il y ait correspondance entre la fréquence de coupure haute FE . de la voie BF (opto-coupleur 20) et la rrequenc~e de coupure basse F.., ce la voie HP nie terrnuh A cet effet, une fraction de la tension de sortie du circuit 24, fraction déterminée par un circuit diviseur 30, est appliquée sur l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur 32 dont l'entrée inverseuse reçoit le signal d'entrée et dont la sortie est reliée au primaire P du transformateur 18. La tension de sortie du circuit 24 est une image de la composante BF transmise au secondaire via l'opto-coupleur 20. Le rapport de division du circuit 30 est ajusté pour soustraire du signal d'entrée une fraction de la composante BF telle que la fréquence de coupure FHF s'aligne sur la fréquence de coupure FBF.

La Déposante a toutefois constaté que cette technique de compensation du désalignement des fréquences de coupure des voies BF et HF ne garantit pas un résultat totalement satisfaisant, c'est-à-dire l'absence de distorsions significatives du signal de sortie par rapport au signal d'entrée. En effet, il est difficile d'ajuster le rapport de division du circuit 30 de façon optimale. De plus, il n'y a pas de compensation des défauts de réponse asymptotique dans la voie BF résultant de la présence d'ordre supérieur à 1 dans la fréquence de coupure de cette voie. De plus encore, la compensation se faisant par alignement de la fréquence de coupure de la voie HF sur celle de la voie BF, cette dernière fonctionne à pleine bande passante, et il est nécessaire que les restitutions de l'optocoupleur vers la partie secondaire via la photodiode 20b et vers la partie primaire via la photodiode 20c aient mêmes bandes passantes et mêmes gains ce qui impose des réglages délicats et le choix de composants présentant de faibles écarts entre leurs caractéristiques.

Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un dispositif d'isolation analogique capable d'assurer une reproduction fidèle, sans distorsion notable, d'un signal d'entrée, dans un très large domaine de fréquences. Pour obtenir une fonction de transfert totalement exempte de distorsion d'amplitude ou de phase, trois conditions doivent être réunies : ,guilté des gains HF et BF dans chacune des bandes passantes ugalirE, des fréquences coupure a -3 dB ; ,1'..«"qr 1e,',35 Ce but est atteint grâce à un dispositif d'isolation analogique comprenant une partie primaire ayant une entrée apte à recevoir un signal d'entrée et une partie secondaire séparée de la partie primaire par une barrière d'isolation galvanique et ayant une sortie pour délivrer un signal de sortie reproduisant le signal d'entrée, la partie primaire et la partie secondaire comportant une voie haute fréquence ayant une fréquence de coupure basse et configurée pour recevoir le signal d'entrée dans la partie primaire et pour restituer dans la partie secondaire, à partir du signal d'entrée, une composante haute fréquence, et une voie basse fréquence ayant une fréquence de coupure haute et configurée pour recevoir le signal d'entrée dans la partie primaire et pour restituer dans la partie secondaire, à partir du signal d'entrée, une composante basse fréquence, afin de former le signal de sortie à partir des composantes haute fréquence et basse fréquence, le dispositif étant muni d'un circuit d'asservissement configuré pour recevoir, dans la partie primaire, un signal de consigne représentatif du signal d'entrée et un signal dit image représentatif du signal de sortie et pour appliquer, sur au moins l'une des voies haute fréquence et basse fréquence, un signal de correction fonction de la différence entre le signal image et le signal de consigne afin de faire tendre cette différence vers zéro. Ce dispositif est avantageux en ce qu'il réalise un asservissement en boucle fermée capable de compenser les distorsions du signal de sortie par rapport au signal d'entrée de façon dynamique et quelles qu'en soient les causes. Le signal de correction peut être appliqué sur la voie basse fréquence uniquement, sur la voie haute fréquence uniquement ou sur les deux. Selon une particularité du dispositif, la partie primaire comprend un somrnateur apte à produire le signal image par sommation d'un premier signal représentatif de ladite composante basse fréquence et d'un deuxième signal représentatif de ladite composante haute fréquence. Le premier signal et le deuxième signal peuvent être sous la ormo de courants ou de tensions35 barrière d'isolation galvanique et ayant un émetteur électro-optique, un premier récepteur opto-électrique situé dans la partie secondaire et couplé à l'émetteur pour produire un courant permettant d'élaborer ladite composante basse fréquence et un deuxième récepteur opto-électrique situé dans la partie primaire et couplé à l'émetteur pour produire un courant permettant d'élaborer ledit premier signal représentatif de ladite composante basse fréquence. Le signal de correction VCOR peut être appliqué à un circuit de linéarisation de l'opto-coupleur relié à l'émetteur électro-optique.

Selon encore une autre particularité du dispositif, la voie haute fréquence comprend un transformateur formant une partie de la barrière d'isolation galvanique et ayant un primaire situé dans la partie primaire et un secondaire situé dans la partie secondaire pour obtenir ladite composante haute fréquence à partir d'une tension prélevée au secondaire du transformateur et pour obtenir ledit deuxième signal représentatif de ladite composante haute fréquence à partir d'une tension prélevée au primaire du transformateur. Le signal de correction VCOR peut être sous forme d'une tension appliquée au primaire du transformateur. De préférence, le circuit d'asservissement a une fréquence de coupure haute au moins 100 fois supérieure à la fréquence de coupure basse de la voie haute fréquence. Ainsi, au-delà de la fréquence de coupure du circuit d'asservissement, la transmission du signal d'entrée se fait pratiquement uniquement via la voie haute fréquence et le problème d'un désalignement entre les fréquences de coupure des voies basse fréquence et haute fréquence ne se pose plus.

Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1, déjà décrite, représente un dispositif d'isolation connu de l'art antérieur ; - la figure 2, déjà décrreprésente les réponses en fréquence d'un transformateur rit d'i_Jn opto-coupleur du dispositif de la fleure 1 ; r-I nnc)itif cnl dnn r~lnn 'in nrenrip - la figure 4A représente une réponse en fréquence d'un dispositif tel que celui de la figure 3 et la variation du signal de correction en l'absence d'application du signal de correction ; - la figure 4B représente la réponse en fréquence du dispositif de la figure 3 et la variation du signal de la correction, avec application du signal correction ; et - les figures 5, 6 et 7 représentent des dispositifs d'isolation selon respectivement un deuxième, un troisième et un quatrième mode de réalisation de l'invention.

Description détaillée de modes de réalisation Le dispositif d'isolation de la figure 3 comprend une partie primaire 102 et une partie secondaire 104 isolées l'une de l'autre par une barrière d'isolation galvanique 106. Ces deux parties présentent des masses respectives indépendantes l'une de l'autre, notées GND1 et GND2. Le dispositif 100 est conçu pour recevoir un signal d'entrée Si en entrée de la partie primaire et délivrer, en sortie de la partie secondaire, un signal de sortie So reproduisant le signal Si, le cas échéant à un coefficient multiplicateur près différent de 1. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le signal d'entrée Si est un signal différentiel reçu sur une entrée bipolaire Al, A2 tandis que le signal de sortie est un signal non différentiel émis sur une sortie unipolaire 01. Le dispositif d'isolation 100 comprend deux voies (ou canaux) parallèles, à savoir une voie haute fréquence (HF) et une voie basse 25 fréquence (BF). La voie HF comporte un transformateur 108 formant une partie de la barrière d'isolation 106. Dans la partie primaire 102, le transformateur a un primaire avec deux demi-enroulements Pl, P2 ayant des premières extrémités reliées aux ports d'entrée Al, A2 via des 30 résistances respectives RI, R2 et des deuxièmes extrémités reliées en commun à la masse GND1. Dans la partie secondaire 104, le transformateur 108 a un secondaire avec deux demi-enroulements Si, S2 ayant des premières extrémités reliées à un circuit sommateur 110 des deu,lemes etiernités reliées a la niasse GND2. Des résistances P3, R4 ai-1r h(,(, -,rit roqHar t lur,pir-,pt IrC rlr, ti i 1'aj

7 des tensions prélevées sur les demi-enroulements Si, S2 et appliquées au circuit sommateur 110C et de charger le secondaire du transformateur 108. On notera que les connexions des demi-enroulements à la masse du côté primaire et du côté secondaire permettent un bonne réjection des modes communs sans nécessiter l'usage d'un écran dans le transformateur. Le transformateur 108 présente une fréquence de coupure basse FHF (fréquence de coupure de la voie HF). Ainsi, à partir du signal d'entrée, la voie HF permet de restituer dans la partie secondaire 104, une composante haute fréquence qui, dans le mode de réalisation de la figure 3 est appliquée au circuit sommateur 110 sous forme différentielle. La voie BF comporte un opto-coupleur 114 formant une partie de la barrière d'isolation 106. L'opto-coupleur 114 comprend un émetteur électro-optique, typiquement une diode électroluminescente LED, couplé optiquement à un premier récepteur opto-électrique Dp situé dans la partie secondaire et à un deuxième récepteur opto-électrique situé dans la partie primaire. Les récepteurs Ds et Dp sont typiquement des photodiodes auxquelles des tensions de polarisation respectives Vees et Veep sont appliquées. L'émetteur LED est relié à l'un des ports d'entrée (Al dans l'exemple illustré) via notamment un circuit de linéarisation 116 décrit plus loin. Le courant issu du récepteur Ds est converti en tension au moyen d'un circuit convertisseur 118 comprenant un amplificateur opérationnel A01 ayant une entrée inverseuse reliée au récepteur Ds et une entrée non-inverseuse reliée à la masse GND2. Un circuit formé par une résistance R5 en parallèle sur un condensateur C5 est branché entre la sortie de l'amplificateur A01 et l'entrée inverseuse de celui-ci. De façon similaire, le courant issu du récepteur Dp est converti en tension au moyen d'un circuit convertisseur 120 comprenant un amplificateur opérationnel A02 ayant une entrée inverseuse reliée au récepteur Dp et une entrée non-inverseuse reliée à la masse GND1. Un circuit formé par une résistance R6 en parallèle sur un condensateur C6 est branché entre la sortie de l'amplificateur A02 et rentrée inverseuse de celui-ci, Lensemble formé par l'émetteur LEI) et le récepteur Ds cirec,entu and fréquence coupure haute F (fréquence de coupure de la , i ( 5T` nid Harti~ d ririna nt, P[ ,,;'11, disponible en sortie du convertisseur 118 et appliquée au circuit sommateur 110. Le circuit sommateur 110 comporte un amplificateur opérationnel A03 ayant une entrée non-inverseuse reliée à la première extrémité du demi-enroulement Si via une résistance R7 et reliée à la sortie du circuit convertisseur 118 via un circuit inverseur 122 et une résistance R8. L'entrée inverseuse de l'amplificateur A03 est reliée à la première extrémité du demi-enroulement S2 via une résistance R9 et est reliée à la sortie du circuit convertisseur 118 via une résistance R10. La sortie de l'amplificateur A03 est reliée à la sortie 01 de la partie secondaire. L'inverseur 122 permet de reconstruire une composante basse fréquence sous forme différentielle pour la sommer avec la composante haute fréquence différentielle et l'amplificateur A03 délivre le signal de sortie sous forme non-différentielle (unipolaire).

Il serait possible de disposer d'un signal de sortie sous forme différentielle en utilisant un deuxième opto-coupleur analogue à l'opta-coupleur 114 et relié au deuxième port d'entrée afin de disposer d'une composante basse fréquence réellement sous forme différentielle et de la combiner avec la composante haute fréquence sous forme différentielle, le dispositif d'isolation étant alors intégralement bipolaire. En sortie du convertisseur 120, on dispose d'une tension VBF; qui est égale ou sensiblement égale à la composante basse fréquence VBF dans la mesure où les gains des ensembles formés respectivement par l'émetteur LED et le récepteur Ds et par l'émetteur LED et le récepteur Dp sont sensiblement égaux, de même que leurs fréquences de coupure haute, les amplificateurs A01 et A02 étant identiques. La résistance R5 est avantageusement ajustable afin de pouvoir égaliser ces gains, tandis que les condensateurs C5 et C6 permettent d'égaliser les fréquences de coupure haute.

Le circuit de linearisation 116 comprend un amplificateur opérationnel A04 dont l'entrée inverseuse est reliée au port d'entrée Al vie une résistance Rll et à la sortie du convertisseur 120 via une résistance R.12. La sortie de l'amplificateur Afll est reliée à l'émetteur LED via une résistance P13 et un circuit formé par un Condensateur C7 en If ~i 1nr F' r'r nt h-lin( mr llfl' A04 et l'entrée inverseuse de celui-ci. Le rapport entre les résistances R11 et R12 détermine le gain de la voie BF. Afin de disposer d'un signal de sortie So reproduisant fidèlement le signal d'entrée Si, il est nécessaire de corriger un désalignement entre les fréquences de coupure FBF et FHF des voies BF et HF. Cela est réalisé conformément à l'invention en reproduisant dans la partie primaire un signal image Soim représentatif du signal So et en injectant dans la voie BF et/ou dans la voie HF un signal de correction élaboré à partir de l'écart entre les signaux Si et Soim.

Dans le mode de réalisation de la figure 3, le signal de correction VCOR est injecté dans la voie BF. Pour élaborer le signal image Soim, on réalise une sommation entre un premier signal Soil représentatif de la composante BF transmise dans la partie secondaire 104 par l'opto-coupleur 114 et un deuxième signal Soi2 représentatif de la composante HF transmise dans la partie secondaire 104 par le transformateur 108. La sortie du convertisseur 120 est reliée à un noeud de sommation S1 via une résistance R15 pour fournir le signal Soit sous forme d'un courant. La tension à la première extrémité d'un des demi-enroulements au primaire du transformateur, ici l'enroulement P2, est l'image de la tension au demi-enroulement secondaire correspondant. La première extrémité C2 du demi-enroulement P2 (qui est reliée au port d'entrée A2 via la résistance R2) est reliée au noeud de sommation S1 via un amplificateur opérationnel A05 et une résistance R16 pour fournir le signal Soi2 sous forme d'un courant. Dans l'exemple où le transformateur 108 et l'opto-coupleur 114 ont même gain et l'amplificateur A05 a un gain égal à 1, on choisit les valeurs des résistances R15 et R16 de sorte que R15=2xR16 pour tenir compte du fait que la tension au point C2 ne représente que la moitié de la composante HF globale transmise dans la partie secondaire 104.

Le signal image (courant) Soim, obtenu par sommation au point des courants Soli et Soi2, est appliqué à un point de sommation Dl qui est par ailleurs relié au port d'entrée Al via une résistance P17. Ainsi, le point de sommation DI reçoit le signal image Soim et un signal de consigne Sic repmsentatif signal d'entr SI, d \,/,r des polarités 1 1 mn, ni nir rapport pour être utilement comparés (dans l'exemple où le signal de sortie So reproduit le signal d'entrée Si dans un rapport égal à 1). Le signal d'erreur sous forme de courant SERR représentant l'écart entre Sic et Soim et issu du point de sommation Dl est appliqué à l'entrée d'un circuit correcteur 132 de type PI (proportionnel/intégral). De façon classique, le circuit 132 comprend un amplificateur opérationnel A06 ayant son entrée non-inverseuse à la masse GND1, son entrée inverseuse reliée au point de sommation Dl et sa sortie reliée à son entrée inverseuse par un circuit formé d'un condensateur C8 en série avec une résistance R18. On dispose ainsi en sortie du circuit correcteur PI 132 d'un signal de correction, en l'espèce une tension VCOR, qui est appliquée à la voie BF en étant injectée dans le circuit de linéarisation 116, au niveau de l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur A04. Ainsi, le courant injecté dans l'émetteur LED de l'opto-coupleur est modifié d'une quantité fonction de l'écart entre l'image Soim du signal de sortie et le signal d'entrée Si. On réalise ainsi un asservissement en boucle fermée, le signal de correction VcoR modifiant le fonctionnement de la voie BF pour annuler la différence entre l'image Soim du signal de sortie et le signal d'entrée Si, c'est-à-dire en alignant la fréquence de coupure FBF de la voie BF sur celle FHF de la voie HF ainsi que les réponses asymptotiques (ordre de coupure). Le circuit d'asservissement, qui est formé par les éléments permettant d'élaborer le signal image Soim et le signal d'erreur SERR et le circuit correcteur PI 132 délivrant le signal de correction VCOR, possède en lui-même une fréquence de coupure haute FcAss et est de préférence conçu pour que cette fréquence de coupure haute soit très supérieure à la fréquence de coupure basse FHF de la voie HF. Avantageusement, FcAss 100 FHF, voire FcAss > 1000 FHF. Ainsi, au-delà de la fréquence FcAss, l'intégralité ou la quasi intégralité du signal d'entrée est transmise par la voie HF uniquement de sorte que la perte d'efficacité de l'asservissement devient saris conséquence, On peut fixer la fréquence de coupure haute FcA' en agissant sur la capacité C8 ou sur les valeurs des résistances R16, R17 et/ou R15. La figure 4A réponse en fréquence f i«T) d'un dispositif imil,O,)^l O di id, 1111 r1n Id hp C1, ( nrt,( ouvrant la liaison entre le circuit correcteur PI 132 et le circuit de linéarisation 116, l'amplificateur A04 de celui-ci ayant son entrée noninverseuse à la masse GND1. On constate une forte distorsion du signal de sortie dans un domaine de fréquence intermédiaire en raison d'un désalignement entre les fréquences de coupure FBF et FHF, et la variation correspondante du signal de correction VCOR (plus faible en boucle fermée). La figure 4B illustre la réponse en fréquence H(f) du dispositif de la figure 3, avec application du signal de correction VCOR, et la variation correspondante du signal de correction. On constate la quasi-absence de distorsions dans le signal de sortie, l'asservissement en boucle fermée permettant de compenser différentes causes de distorsion comme, notamment, un défaut de réponse asymptotique dans la voie BF. En outre, en alignant la fréquence de coupure de la voie BF sur celle, sensiblement plus basse, de la voie HF, on fait fonctionner la voie BF dans une bande passante réduite, ce qui permet de réduire l'influence de signaux parasites transmis par couplage capacitif, donc d'améliorer la réjection de modes communs dans la voie BF. D'autres modes de réalisation sont illustrés par les figures 5, 6 et 7. Dans le dispositif d'isolation 200 de la figure 5, l'entrée du dispositif d'isolation est unipolaire, le signal d'entrée Si non différentiel étant reçu sur la borne Al tandis que la borne A2 est portée à la masse GND1. Les éléments communs entre le mode de réalisation de la figure 5 et celui de la figure 3 portent les mêmes références et ne seront pas à nouveau décrits. Dans la partie primaire 202, le transformateur 108' comporte un seul enroulement primaire P'l ayant une première extrémité reliée au port d'entrée Al via une resrstance R'l et une deuxième extrémité reliée à la masse GND1. Dans la partie secondaire 204, le transformateur 108' comporte un seul enroulement secondaire S'l ayant une première extrémité reliée à un circuit somrnateur 210 et une deuxième extrémité reliée à la masse GND2. La première extrémité de l'enroulement Si 'est en outre reliée a la masse GNI)2 via une resistanr e P3 Le eu( incuit sommateur )10 (emerene rItirriHI)t"rIt r (TIprIfIr Itt'l Ir 1r1('rH0 (1nn, ,Int IirlP mE et une entrée inverseuse reliée à la sortie du circuit convertisseur 118 via une résistance RIO, les résistances R'3 et RIO permettant d'ajuster le rapport entre les composantes HF et BF appliquées au circuit sommateur 210.

Dans la partie primaire 202, le signal Soim image du signal de sortie So est fourni au point de sommation Si qui est relié à la sortie du circuit convertisseur 120 via la résistance R15 et qui est relié à la première extrémité Cl de l'enroulement P' via un amplificateur opérationnel A'05 et une résistance R16, le rapport entre les valeurs des résistances R15 et R16 étant ici égal à 1. Plus précisément, l'amplificateur A'05 a son entrée inverseuse reliée au point C'l et à sa sortie et a son entrée non-inverseuse reliée à la masse GND1. Le signal Soin est appliqué au point de sommation Dl qui reçoit également le signal Sic en étant relié au port d'entrée Al via la résistance R17. Les signaux Soim et Sic (sous forme de courants) ont des polarités opposées. Le signal d'erreur SERR issu du point Dl est transformé par le circuit correcteur Pl en signal de correction VCOR appliqué au circuit de linéarisation 116, comme dans le mode de réalisation de la figure 3. Dans le dispositif d'isolation 300 de la figure 6, le signal image Soim est sous forme d'une tension. Les éléments communs entre les dispositifs d'isolation 300 et 100 portent les mêmes références et ne sont pas à nouveau décrits. La partie secondaire 304 du dispositif d'isolation 300 est similaire à la partie secondaire 104 du dispositif d'isolation 100.

La partie primaire 302 du dispositif 300 se distingue de la partie primaire 102 du dispositif 100 en ce que le point de sommation Dl est remplacé par un circuit différentiel Dl avec un amplificateur opérationnel A07 dont l'entrée inverseuse est reliée au point de sommation Si pour recevoir le signal Soim et dont l'entrée non-inverseuse est reliée au port BI pour recevoir le signai Sic. Le signal d'erreur S( sous forme de tension en sortie de l'amplificateur A07 est appliqué au circuit correcteur PI 132 via une résistance R19 pour élaborer le signal de correction VCOR appliqué au circuit de lineaiisotinrt 11.6. Dans le dli4-9ostli ELsulott(in 400 0e ici ticiuie 7, Li =Honni ni], f,)rnl, H ion Il i ()tu« ^,di d'isolation 400 et celui 200 de la figure 5 portent les mêmes références et ne seront pas à nouveau décrits. La partie secondaire 404 du dispositif d'isolation 400 est similaire à la partie secondaire 204 du dispositif d'isolation 200.

Dans la partie primaire 402 du dispositif d'isolation 400, la deuxième extrémité de l'enroulement primaire P'l du transformateur 108' est reliée à la sortie du circuit correcteur PI 132 délivrant le signal de correction VCOR. Dans le circuit de linéarisation 116, l'entrée non inverseuse de l'amplificateur A04 est reliée à la masse GND1.

En outre, l'entrée non inverseuse de l'amplificateur A'05 est reliée non pas directement à la masse GND1, mais au point milieu d'un diviseur de tension formé par des résistances R20 et R21 en série entre la deuxième extrémité de l'enroulement P'l et la masse GND1. Les valeurs des résistances R20 et R21 sont choisies pour obtenir en sortie de l'amplificateur A'05 un signal Sio2 représentant la composante HF restituée au secondaire du transformateur sans influence du signal de correction VCOR injecté du côté primaire (amplificateur différentiel). On notera que des particularités des modes de réalisation décrits plus haut pourront être combinées de diverses façons, par exemple en réalisant un dispositif d'isolation à entrée bipolaire et application du signal de correction dans la voie HF ou en élaborant un signal d'erreur sous forme d'une tension comme dans le mode de réalisation de la figure 6 mais avec signal d'entrée bipolaire et/ou application du signal de correction dans la voie HF. En outre, comme déjà indiqué, la voie BF pourra être réalisée sous forme bipolaire. De plus, dans les diverses variantes envisageables, il est possible de remplacer le transformateur de la voie HF et/ou l'optocoupleur de la voie BF par d'autres composants remplissant respectivement la même fonction. Ainsi, le transformateur peut être remplacé par tout autre dispositif apte à restituer, à partir du signal d'entrée, une composante haute fréquence dans la partie secondaire. Le transformateur 108 ou 108' peut, par exemple, être remplacé par un couplage par condensateurs en différentiel. De même, l'opte-coupleur 114 peut eue remplacé par tout aube dispositif apte a restitue', a partir du sienul nmi <Tante has sni ience dans un système de transmission fonctionnant par modulation/démodulation de la largeur d'impulsion ou de la fréquence d'un signal (système PWM, Sigma Delta, FM...). La transmission au travers de la barrière d'isolation peut alors se faire via un coupleur analogique (canal radio...) ou via un coupleur numérique. Selon l'une des alternatives de l'invention, est également possible d'ajouter un enroulement supplémentaire au primaire du transformateur de la voie HF, cet enroulement supplémentaire fournissant alors le signal Soit côté primaire.

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'isolation analogique (100 200 ; 300 ; 400) comprenant une partie primaire (102 ; 202 ; 302 ; 402) ayant une entrée (Al, A2) apte à recevoir un signal d'entrée (Si) et une partie secondaire (104 ; 204 ; 304 ; 404) séparée de la partie primaire par une barrière d'isolation galvanique et ayant une sortie (01) pour délivrer un signal de sortie (So) reproduisant le signal d'entrée, la partie primaire et la partie secondaire comportant une voie haute fréquence ayant une fréquence de coupure basse et configurée pour recevoir le signal d'entrée dans la partie primaire et pour restituer dans la partie secondaire, à partir du signal d'entrée, une composante haute fréquence, et une voie basse fréquence ayant une fréquence de coupure haute et configurée pour recevoir le signal d'entrée dans la partie primaire et pour restituer dans la partie secondaire, à partir du signal d'entrée, une composante basse fréquence, afin de former le signal de sortie à partir des composantes haute fréquence et basse fréquence, le dispositif étant caractérisé par un circuit d'asservissement (Dl, 132 ; D'l, 132) configuré pour recevoir, dans la partie primaire, un signal de consigne (Sic) représentatif du signal d'entrée (Si) et un signal dit image (Soim) représentatif du signal de sortie (So) et pour appliquer, sur au moins l'une des voies haute fréquence et basse fréquence, un signal de correction (VCQR) fonction de la différence entre le signal image et le signal de consigne afin de faire tendre cette différence vers zéro.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de correction (VCOR) est appliqué uniquement sur la voie basse fréquence.
3. 3, Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de correction (VcoR) est appliqué uniquement sur la voie haute fréquence. Dispositif selon rune quelconque primaire (10.)' es revendications 1 à 3, !In (;()MM'i-li-HIr35représentatif de ladite composante basse fréquence et d'un deuxième signal représentatif de ladite composante haute fréquence. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier signal et le deuxième signal sont sous la forme de courants. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier signal et le deuxième signal sont sous la forme de tensions. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la voie basse fréquence comprend un coupleur électro-optique (114) formant une partie de la barrière d'isolation galvanique et ayant un émetteur électro-optique (LED), un premier récepteur opto-électrique (Ds) situé dans la partie secondaire et couplé à l'émetteur pour produire un courant permettant d'élaborer ladite composante basse fréquence et un deuxième récepteur opto-électrique (Dp) situé dans la partie primaire et couplé à l'émetteur pour produire un courant permettant d'élaborer ledit premier signal représentatif de ladite composante basse fréquence. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la voie basse fréquence comprend, dans la partie primaire, un circuit (116) de linéarisation de l'opto-coupleur (114) relié à l'émetteur électro-optique. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le signal de correction (VCQR) est appliqué au circuit de linéarisation (116). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la voie haute fréquence comprend un transformateur (108 ; 108» formant une partie de la barrière d'isolation galvanique (116) et ayant un primaire (Pl, P2 ; Pl) situé dans la partie primaire et un secondaire (SI, S2 ; ST) situé dans la partie secondaire pour obtenir ladite composante haute fréquence à partir d'une tension prie, au secondaire du transformateur et pour obtenir ledit deuxième t ie )dite (f)rYlpnc;if-ltt h partir rihr tension11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le signal de correction (VcoR) est sous forme d'une tension appliquée au primaire du transformateur. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le circuit d'asservissement a une fréquence de coupure haute au moins 100 fois supérieure à la fréquence de coupure basse de la voie haute fréquence. 13. Instrument de mesure électrique muni d'un dispositif d'isolation analogique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.